近年來,納米材料已經在生物醫藥領域具有了廣泛的應用。外泌體、合成納米顆粒等已被廣泛應用于疾病診斷,藥物遞送等方面。納米材料的尺寸和濃度對于診斷和治療效果具有十分重要的意義,納米顆粒跟蹤分析(NTA)技術是一種常用的表征納米材料大小和濃度的方法,可以對納米材料進行快速、精確的粒徑和濃度測量。
前人曾多次報道,與 DLS 相比,NTA 在確定單峰和雙峰納米顆粒的尺寸時具有更好的分辨率,但NTA 無法高分辨率解析三個或以上的多峰混合的粒子群。用于數據處理的算法也極大地影響 NTA 和 DLS 分析的粒徑結果輸出,且二者對樣本溶液的粘度十分敏感。同時, NTA的濃度結果被高估已在多項研究中被報道,這種高估可能與測量參數的主觀選擇以及樣品顆粒尺寸和光學性質的不均勻性有關。NTA的尺寸檢測限(LOD)與準確的濃度測定有關。然而,目前還沒有標準的操作程序來保證測量的準確性和可重復性。在NTA使用過程中,包括樣品濃度、相機設定參數、樣品流速等人為設置都會對測量結果造成巨大影響。同時,樣品的分散性、復雜度也會在很大程度上影響NTA的測量結果。因此,考慮到影響尺寸和濃度準確測量的因素以及設置測量參數時可能存在的主觀偏差,需要優化參數的研究以建立標準化方案,從而實現準確濃度測定,以便增加數據的可比性并支持基礎研究和質量控制監管部門的批準。
隨后,作者利用建立的NTA標準化操作,通過正交實驗,橫向對比了NTA與透射電子顯微鏡 (TEM),動態光散射 (DLS),和基于電阻感應脈沖 (RPS) 原理的納米庫爾特粒度儀NanoCoulter對真實且復雜樣本的分析能力。
圖1. NTA、DLS和RPS對多峰(多模態)樣本的表征
文中也總結了NTA, DLS, TEM和RPS這四種顆粒分析方法的特點與缺陷。作者認為NTA雖然具有較好的測量分辨率和準確度,但是無法對生物學樣本進行更精確的分析,無法確定外泌體樣本的來源,同時對于多峰樣本僅能對三峰樣本實現區分并測量;對于DLS方法,作者認為該方法偏差很大,得到的測量值與真實值具有很大差異,同時該方法無法有效測量顆粒的濃度;作者認為TEM方法可以直接提供顆粒的可視化觀察的數據,但是該方法費時費力,投入很高;對于RPS方法,作者認為該方法可以測量顆粒的真實粒徑,同時對于四峰樣本也可以給出十分精確的測量結果,展現出極其優異的區分能力。
RPS可以通過單顆粒分析對通過檢測器(納米孔)的每一個顆粒進行計數統計,計算單位時間/體積下的樣品濃度,與NTA等光學計數的方式相比,不存在顆粒散射信號相互遮擋的情況,因此測量的結果準確性更高,非常適合作為光學原理檢測方法驗證和較準的參考。作者也在最后建議進行復雜樣品的粒度分析時,應選取原理不同的多種測試方法進行正交評估,以保證結果的準確性。基于電學原理的RPS技術可以很好地與基于光學方法的NTA或DLS互補,使顆粒粒徑分布的表征更為準確。
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